Лабораторная работа №4 (Отчет(теория для лабы №4))

Посмотреть архив целиком

Цель работы – получение и исследование частотных зависимостей диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и коэффициента диэлектрических потерь диэлектриков-полимеров и определение параметров, характеризующих поведение исследуемых диэлектриков в электрических полях высокой частоты.



Параметры образцов:


3:

D=1.5мм, d=0.2мм, L=0.3мм, =0.121*C; ([C] = пФ)


4:


=0.174*C; ( [C] = пФ)



Задание:


  1. Изучить экспериментальные установки

  2. Изучить измеритель добротности (куметр), предназначенный для измерения С и tgδ конденсаторов в интервале частот от 50 кГц до 35 МГц.

  3. Определить на куметре частотную зависимость ε и tgδ для образца совола в интервале частот, указанных преподавателем(рекомендуется проводить измерения на частотах 55, 100, 160, 200, 300, 350, 400, 500, 800, 1000, 5000, 10000, 20000 кГц)

  4. Рассчитать по формуле коэффициент диэлектрических потерь и построить зависимости , и tgδ в функции от lgf, где f - частота в Гц.


Основные соотношения и формулы:


Настройка контура производится изменением(уменьшением) переменной емкости С от величины и , так чтобы

,


где и - соответственно значение емкости С и добротности контура в резонансе без образца; и - то же с образцом.

Значение добротности , соответствующие резонансу в контуре с подключенным испытуемым конденсатором, меньше за счет диэлектрических потерь в конденсаторе.


Значение относительной диэлектрический проницаемости , исследуемого диэлектрика рассчитывается по формулам, указанным на образцах.


Значение коэффициента диэлектрических потерь высчитывается по формуле


Частотную и температурную зависимости диэлектрической проницаемости можно получить из соотношения


Дебаевское время релаксации

,

где - вязкость; - радиус шара, в виде которого представляется полярная молекула.


- параметр распределения времени релаксации.


Для полярных диэлектриков, у которых времена релаксации полярных молекул равны, т.е. имеет место одно единственное время релаксации, зависимость представляет собой полуокружность радиусом с центром на оси абсцисс в точке . Это диаграмма Арганда.

Для описания свойств неполярных диэлектриков можно применить уравнение Клаузиуса-Мосотти:

где M – молекулярная масса вещества монозвена макромолекулы;

d - плотность вещества;

- соответственно электронная и атомная поляризуемость молекулы.

Как и для жидких диэлектриков .

Для полярных полимеров, если не учитывать специфику их строения, в первом приближении справедливым можно посчитать уравнение Клаузиуса-Мосотти с поправкой Дебая:

Потери, измеряемые в неполярных полимерах, определяются удельной электрический проводимостью . Значения и здесь можно рассчитать по формулам:

Измеряемые в полярных диэлектриках потери, складываются из потерь, привносимых электропроводностью и процессами медленных поляризаций. Медленными поляризациями называют такие поляризации, время релаксации которых соизмеримо с полупериодом приложенного напряжения









Экспериментальные данные



Без образца

Образец №3

Образец №4

f, кГц

, пФ

,пФ